הרדמה, ניתוח, שיטת הקציר להערכת ברגים transpedicular באמצעות

כאן, אנו מציגים שיטה להעריך ברגים transpedicular באמצעות מודל vivo חזירי המותניים עמוד השדרה.

קיבוע בורג pedicle הוא תקן הזהב לטיפול במחלות עמוד השדרה. עם זאת, מחקרים רבים דיווחו על סוג של ברגים משוחרר pedicle לאחר ניתוח בעמוד השדרה, וזה חשש רציני. כדי לטפל בבעיה זו, סוגים שונים של ברגים pedicle נבדקו כדי לזהות את אלה עם כוח קיבוע טוב osseointegration בעמוד השדרה. עמוד השדרה החזירי הוא חלופה טובה עבור עמוד השדרה האנושי בהערכת ברגים pedicle בשל גודל אנטומי, תכונות מכניות, ועלות. למרות מספר מחקרים דיווחו כי ברגים pedicle יעילים במודל חזירי, שום מחקר לא תיאר פרוטוקולים מפורטים להערכת בורג pedicle באמצעות מודל חזירי. כאן, אנו מתארים שיטה מפורטת להערכת ברגים transpedicular באמצעות מודל vivo חזה חזירי המותני. פרטים טכניים עבור הרדמה, ניתוח עמוד השדרה, ואת המסיק בתנאי כאן יקל עם הערכה של tמודל קיבוע בורג ranspedicular.

Transpedicular screw fixation is a gold-standard treatment for degenerative lumbar spine and bursting fracture because it involves three columns of the spine and achieves stabilization^1,2. However, most patients who undergo such surgery also have osteoporosis^3,4. Many studies have evaluated the fixation strength and the osseointegration status of transpedicular screws, because the loosening of pedicle screws currently in use has been reported in patients with osteoporosis^5,6.

The porcine spine is similar to the human spine in terms of size. It is less expensive compared to a primate model⁷. Furthermore, an in vivo mechanical study has demonstrated that the quadruped porcine spine is essentially loaded in the same way as that of the human spine⁸, which is why many researchers use porcine spines for studies on the prevention of pedicle screw loosening. However, it takes several months to study pedicle screws in the porcine spine because identifying the long-term stability of pedicle screws takes times. In order to compare different types of screws in the vertebral body, it is necessary to insert the screws in similar positions. Therefore, researchers should be well-acquainted with proper anesthesia techniques, standardized surgical protocols, and harvest procedures before performing any experiments. Here, we describe a detailed method for anesthesia, surgery, and harvest for the evaluation of pedicle screw fixation using a porcine spine model, including ex vivo imaging, histology, and strength testing.

ועדת טיפול בבעלי חיים מוסדיים ושימוש ועדת Chonbuk האוניברסיטה הלאומית אישרה מחקר זה. הטיפול, השימוש והטיפול בבעלי חיים עקבו אחר כל ההנחיות והמדיניות. תחזק את חדר הניתוחים ב 24 ° C.

1. הרדמה

1. התאקלמות חזירים מיניאטורי, בגיל 12 חודשים, ביחידה ניסיונית לפחות שבוע אחד. בצע בדיקה קלינית למדידת קצב הנשימה, הלב ואת טמפרטורת הגוף. אין להאכיל כל חזיר מיניאטורי במשך 12 שעות לפני ההרדמה.
2. הזרקו את האטרופין (0.05 מ"ג / ק"ג) וקטמין (20 מ"ג / ק"ג) / קסילקין (2 מ"ג לק"ג) לאזור השרירים הצווארליים, מאחורי האוזן, לצורך פרה-דידקציה.
3. לאחר הרגעה, בחוזקה להחיל רצועת גומי סביב הבסיס של האוזן לנקות את האוזן עם אלכוהול מקומי.
4. מניחים מעל קטר מחט פלסטיק בתוך וריד האוזן ולהסיר את רצועת גומי. ודא כי הקטטר ממוקם כראוי. שַׁפַעַתSh קטטר עם מלוחים heparinized ולתקן עם קלטת.
5. עבור אינטובציה endotracheal, למקם את חזיר מיניאטורי שכיבה שכיבה. בעזרת עוזר, להחזיק את הלסת של חזיר עם קלע מתאים לפתוח את הפה.
   1. מעבירים את קצה laryngoscope לתוך חלל הלוע שלי כדי לעקור את החניך מן החיך הרך. השתמש קצה להב laryngoscope כדי להפוך את מיתרי הקול גלוי ולקדם את צינור endotracheal לתוך קנה הנשימה במהלך התפוגה.
   2. הרגישו מעבר חופשי של אוויר לאינטובציה נאותה ובדקו את ההאזנה בחזה לצלילי נשימה בשני הצדדים הימניים והשמאליים של החזיר המיניאטורי.
6. מילוי השרוול עם נפח המתאים של האוויר של צינור endotracheal עם האוויר באמצעות מזרק 10 מ"ל לתקן את הצינור כדי חוטם באמצעות סרט דבק.
7. לספק ריכוז 2.0% של isoflurane, הרדמה שאיפה עבור הרדמה ממושכת, דרך endotrצינור אינטובציה. בדוק את רפלקסים הקרנית ואת palpebral לאשר את הרדמה ולהשתמש משחה על העיניים כדי למנוע יובש.
8. לפקח על מערכת הלב וכלי הדם, מערכת הנשימה, ואת טמפרטורת הגוף במהלך ההרדמה לפחות כל 5 דקות עד החזיר מיניאטורי משחזרת.
9. 30 דקות לפני ניתוח עמוד השדרה, להחיל 30 מ"ג / ק"ג cefazolin IV לאט, הדור הראשון של אנטיביוטיקה של קפאלוספורין.
10. ניהול 5-10 מ"ל / ק"ג / שעה של מלח (37 מעלות צלזיוס) מלוחים באמצעות קו הרביעי כדי לשמור על הומאוסטזיס ולספק 50 מיקרוגרם / ק"ג / דקה של פנטניל לשלוט בכאב.
11. לאחר ניתוח עמוד השדרה, לבצע extubation כאשר רפלקס בולע חזק ניכר.
12. קח את החזיר מיניאטורי לחדר לפקח עד שהוא מתאושש מהרדמה. לספק מזון ומים כאשר חזיר מיניאטורי הוא בהכרה מלאה.
13. החל 3 מ"ג / ק"ג אנטיביוטיקה אנרופלוקסין עם 4.4 מ"ג / ק"ג carprofen יומי עבור בקרת כאב במהלך 3 הימים הראשונים.
14. מוניאת החזיר מדי יום עד הסרת התפרים.

2. ניתוח שדרה

1. החיטוי הברגים transpedicular ומערכות קיבוע האחורי עבור עיקור, בהתאם להנחיות היצרן.
2. לגלח את החלק האחורי של חזיר מיניאטורי, כ 10 ס"מ מהמרכז שמאלה או ימינה, באמצעות מכונת גילוח בזמן החזיר נמצא במצב שכיבה. נקו את העור עם תמיסת פודידון-יוד ו -70% אלכוהול.
3. לעשות חתך קו האמצע האורך מתהליך ספיניוס השני של עמוד השדרה המותני אל הקשת הקודמת חציון הראשון באמצעות איזמל. לנתח דרך הרקמות תת עורית ו fascia אל קצה התהליכים ספיניוס.
4. הרם את השרירים paraspinal subperiosteally מן laminae הבסיסית באמצעות מעלית Cobb. לנתח לאורך תהליך ספיני ולמינה מוגבל המפרקים היבט.
5. פתח את קורטקס שטחית של נקודת הכניסה (וזה רק נחות לתהליך ממילארי מ L3אל L5 משני הצדדים) עם בר או רונג 'ר.
6. הכנס את סיכה המדריך באתר פתוח, במקביל endplate מעולה בזווית 20 ° לתהליך ספיני. הגדר את נקודת המוצא האידיאלית באמצעות C- הזרוע או ניידים postero-anterior / לרוחב צילומי רנטגן.
7. הכנס בדיקה pedicle עד 25 מ"מ על פי הרנטגן. לאשר את מסלול תוך-תוך שלם על ידי pedicle וגוף הגוף באמצעות מכשיר צליל pedicle.
8. הכנס שישה ברגים pedicle לתוך pedicle מוכן של L3 עד L5 עד הראש בורג הוא יושב היטב. הצבע את הפתח בצד של ראש השתל בכיוון הרצוי ויישר את המיקום האופקי עם מסלול מוט.
9. הכנס שני מוטות לשני הצדדים של ראשי בורג pedicle, בהתאמה. שים את שרוול אגוז בראש בורג pedicle באמצעות ידית אוניברסלית.
10. הדקו בחוזקה את האום באמצעות מפתח ברגים ישר והחזקו את האום באמצעות מפתח מומנט.
11. אשר את העמדות oF ברגים pedicle באמצעות ניידים postero-anterior / לרוחב צילומי רנטגן.
    הערה: המתן עד חזיר מיניאטורי להתעורר ולבדוק את דפוסי ההליכה ואת התפקוד המוטורי של איבר האחורי כדי לקבוע אם בורג כבר מושתל רע.
12. להזיז את אתר הניתוח עם 3 ליטר של מלח רגיל באמצעות נורה השקיה bulb עם יניקה.
13. מניחים סיליקון סילוק באתר הניתוח להוציא את קצה הסיליקון. סגור את השרירים paraspinal תת עורי באמצעות 1.0 התפרים מטרי מטרי. סגור את העור עם 2.0 מטרי שאינו absorbable ניילון התפרים.
14. לחטא את האתר תפר עם povidone- יוד וליישם רוטב באמצעות גזה קלטת סטרילי.

3. הליך הקציר

1. ב 12 שבועות לאחר הניתוח, להזריק xylazine (2 מ"ג / ק"ג) ו ketamine (10 מ"ג / ק"ג) לאזור שריר הצוואר לרוחב, מאחורי האוזן, עבור premedication.
2. לאחר הרגעה, לנהל 15 מ"ג / ק"ג KCl ישירות לתוך וריד האוזןקטטר עבור המתת חסד.
3. בצע חתך קו האמצע האורך ב הנגע הקודם ניתוח צלקת. לנתח את הרקמה הרכה ואת השרירים paraspinal.
4. לחשוף את תהליך ספיני של עמוד השדרה המותני, laminas, מוטות, אגוזים, תהליכים רוחביים מ L3 ל L5.
5. הסר את האגוזים באמצעות מפתח מומנט נגד ומוטות. גזור את שטח הדיסק L2-3 ואת שטח הדיסק L5-S1 באמצעות מסור נדנוד.
6. לנתח את שני הצדדים של החלק האמצעי הקדמי של עמוד השדרה L3-5 עם מעלית Cobb ו מלקחיים מגדל. לאחר הקציר, אם עמוד השדרה לא ניתן לבדוק מיד, לעטוף אותו גזה ספוג עם מלוח לאחסן ב -20 מעלות צלזיוס.

פרוטוקול מפורט עבור הרדמה, ניתוח, קציר להערכת ברגים transpedicular באמצעות מודל חזה המותני חזה חזירי vivo מתואר כאן. פרוטוקול זה מתאים למספר ניתוחים במורד הזרם, כולל בדיקות מכניות ( איור 1 ), הערכה כמותית מיקרו-CT ( איור 2 ), ו היסטולוגיה ( איור 3 ). בדיקות מכניות נציג ( איור 1 ) מציג את הממוצע מיצוי החילוץ מומנט שיא. הוא מייצג את כוח מליטה בין בורג pedicle ואת העצם באמצעות מד בדיקה מכנית. שלושה סוגים של ברגים pedicle הוערכו: uncoated, hydroxyapatite (HA) מצופים, מצופה טיטניום. הנתונים נאספו מ 14 ברגים pedicle מכל אחת משלוש הקבוצות. ממוצע מיצוי מומנט שיא הטורסיאלי היה גדול יותר בקבוצת טיגניום מצופה בורג pidelle.

Hin-page = "1"> נציג מיקרו-CT תמונות ( איור 2 א ) מראים כי האזור של עניין (החלל הפנימי של אורך מלא של הבורג) ניתן להעריך על ידי מיקרו-CT תוכנית לניתוח של העצם נפח חלק ( איור 2B1 ), צפיפות משטח העצם ( איור 2B2 ), ואת משטח העצם הספציפי ( איור 2B3 ). הנתונים נאספו מ 4 ברגים pedicle מכל אחת משלוש הקבוצות.

תמונה היסטולוגית נציג ( איור 3 ) היה מוכתם עם trichrome גולדנר. ממשק בין בורג pedicle ואת העצם היה נצפתה. הצבע האדום מציין רקמה סיבית, בעוד הצבע הכחול מציין עצם. ב בורג pedicle uncoated, רקמה סיבית נצפתה בממשק בין בורג pedicle ואת העצם. היווצרות עצם חדשה נמצאה בממשק שבין החוטים של ברגים ועצמות מצולעים של HA ו- Titanium. ב tItanium מצופה בורג pedicle הקבוצה, את החלל בין החוטים של הבורג ואת העצם היו דחוסים עם העצם ( איור 3 ).

איור 1: ניתוח מכני של ברגים pedicle בעמוד השדרה המותני. מיצוי ממוצע מומנט מומנט שיא עבור כוח מליטה בין בורג pedicle לבין העצם נמדד עם מד בדיקה מכנית. שונה מהתייחסות ⁶ . הערכים מוצגים כממוצע ± SEM ( n = 14). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2. ניתוח היסטומורפולוגי של ברגים Pedicle ב Pעמוד השדרה המותני. ( א ) אזורים ידניים של ריבית (ROI) נקבעו עם החלל הפנימי של האורך המלא של הבורג. ( ב ) נפח נפח העצם, צפיפות פני העצם, ואת שטח פני השטח ספציפיים נמדדו עם מיקרו-CT. שונה מהתייחסות ⁶ . הערכים מוצגים כממוצע ± SEM ( n = 4). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3: ניתוח היסטולוגית של ברגים pedicle בעמוד השדרה המותני. Goldner trichrome מכתים (x1, x20, ו x40) בוצע כדי לבחון את הממשק בין השטח בורג pedicle לבין העצם. שונה מהתייחסות ⁶ . סרגל קנה מידה (שחור) = 1 מ"מ. סרגל קנה מידה (whiTe) = 500 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

הערכה של ברגים transpedicular בעמוד השדרה חזירי דורש הרבה זמן ומאמץ. ראשית, החזיר המיניאטורי הוא בעל חיים גדול. עבור טיפול בבעלי חיים והרדמה, החוקר צריך פרוטוקול מיוחד. שנית, ניתוח צריך לשמור על סביבה דומה לזו של הניתוח האנושי. המטרה של הערכת ברגים pedicle בעמוד השדרה החזירי היא לפתח בורג יעיל שניתן להחיל על בני אדם. שלישית, הערכת יציבות לטווח ארוך של ברגים transpedicular דורש כ שלושה חודשים לאחר ניתוח עמוד השדרה. לפיכך, חוקרים בתחום קיבוע בורג pedicle צריך לתקנן את הפרוטוקול על ידי ביצוע תכנון מדויק. למרות מחקרים רבים על ברגים pedicle במודלים עמוד השדרה בוצעו ^{9 , 10 , 11} , לא מחקר סיפקה פרוטוקול מפורט להערכת ברגים transpedicular באמצעות in vivo חזיר המותנייםאורן.

למרות המודל האידיאלי עבור עמוד השדרה האנושי אינו קיים, מודל עמוד השדרה חזירי הוא חלופה בשל אופיו של הניסוי הזה לגודל אנטומי המאפיינים מכני של עמוד השדרה. בנוסף, הוא זול יחסית. מקליין ואחרים. ¹² השוו את המורפומטריה של החוליה המותנית הרביעית מחלב האדם, החור, הכבש, הכבשים והכלב והגיעו למסקנה כי דגימות חזירי דם מדגימות מספר יתרונות על פני מודלים אחרים של בעלי חיים כחלופה לשדרה האנושית. יתר על כן, עמוד השדרה מרובעת של המודל חזירי טעון בעיקר באותו אופן כמו זה של עמוד השדרה האנושי ⁸ . לכן, עמוד השדרה של החזירי משמש כמודל חלופי לעמוד השדרה האנושי עבור ניסויים הכוללים קיבוע עמוד השדרה וטכניקות מכשור.

במחקר זה, תיארנו את השיטה המפורטת של הרדמה, ניתוח, קציר בL3-L5 עמוד השדרה המותני של חזה עבור הערכה של קיבוע בורג pedic. מחקרים רבים העריכו ברגים pedicle לאחר מספר רב של ניתוחי עמוד השדרה ^{7 , 13 , 14} . במקרים רבים של מחלת ניוון אנושית, ניתוחים בעמוד השדרה מבוצעים באמצעות אחד או שניים fusions עמוד השדרה. משמעות הדבר היא כי שניים או שלושה עמוד השדרה של ברגים pedicle משמשים קיבוע ¹⁵ . Micro-CT להערכת היווצרות עצם סביב ברגים pedicle יש טווח מדידה מוגבל. במקרה זה, השתמשנו שני ברגים שליטה עבור L3 pedicles, שני ברגים מצופה HA עבור L4 pedicles, ושני ברגים מצופים טיטניום עבור L5 pedicles. מכיוון שהממדים האנטומיים של עמוד השדרה המותני L3-L5 הם כמעט ¹⁶ , השוואה בין הברגים L3-L5 היא אמינה יותר בהשוואה בין ברגים ברמת מרובה. כתוצאה מכך, קיבעון שניים או שלושה ברמת קיבוע של ברגים pedicle ב קההעמוד השדרה הוא מתאים יותר לעומת קיבועים ברמת מרובה.

כדי להעריך באופן מדויק ולהשוות את הברגים transpedicular, נקודה קריטית אחת יש לזכור: כל בורג צריך להיות ממוקם במיקום דומה על הגוף השדרה. עם זאת, רוב הפרוטוקולים להשתלת ברגים transpedicular במודלים של בעלי חיים קוראים לחשיפת מראש קידוח pedicles של עמוד השדרה לפני החדרת ברגים pedicle ^{5 , 13 , 14} . מאידך, Upasani et al . הציע פרוטוקול כירורגי הכולל קביעת המיקום והגודל של ברגים pedicle לפני הניתוח באמצעות טומוגרפיה ממוחשבת תמונות של עמוד השדרה ² . פרוטוקול זה מציע החדרת סיכה מדריך בנקודת הכניסה של בורג pedicle בעמוד השדרה המותני. הגדרת המיקום של בורג pedicle באמצעות C- הזרוע או צילומי רנטגן ניידים הוא הציע גם בפרוטוקול זה. יתר על כן, באמצעות מכשיר צליל pedicle, המסלול תוך intraosseous מלא ניתן לאשר. פרוטוקול זה ניתן להשתמש כדי לקבוע את המיקום הנכון של ברגים pedicle, כך מיקומה של pedicle ניתן למנוע. פרוטוקול זה מבוסס על טכניקת ניתוח עמוד השדרה האנושי המשמש בבית החולים שלנו.

לשיטה זו יש מגבלות מסוימות. ראשית, הניתוח בוצע עם מודל חזירי בריא. בגלל המטרה של הערכת ברגים pedicle היא להפחית את הסיבוכים בחולים עם אוסטאופורוזיס, פרוטוקול זה צריך להיות מיושם על מודלים אוסטאופורוטי עמוד השדרה חזירי כדי להדגים את האפקטיביות של ברגים pedicle. שנית, מודל עמוד השדרה חזירי דורש רכישה ודיור של, כמו גם ציוד כירורגי, חזירים. זה יכול להגדיל את העלות, ובכך להגביל את מספר בעלי חיים שניתן להשתמש בהם בכל קבוצת מחקר. שלישית, במחקר זה נכללו רק חזירים מיניאטוריים בני 12 חודשים משום שהם היו eאסי לרכוש ולטפל. בנוסף, אם כי ישנם מספר סוגים של התקנים קיבוע עמוד השדרה, רק פרוטוקול באמצעות מערכת קיבוע נוקשה שימש כאן כי זה הנפוץ ביותר בשימוש בניתוח השדרה.

לסיכום, מודל חזירי של קיבוע בורג pedic מספק פלטפורמת קלינית מפתח לחקור טכניקות קיבעון יעיל לגרום סיבוכים פחות בחולים עם אוסטאופורוזיס. פרוטוקול זה מספק פרטים טכניים עבור הרדמה, ניתוח, הקציר במודל עמוד שדרה המותניים חזירי. זה יקל על הערכה של קיבוע בורג transpedicular באמצעות מודל זה.

המחברים אין שום דבר הקשור נייר זה כדי לחשוף.

מחקר זה נתמך על ידי מענק (CNUH-BRI-2012-02-005) ממומן על ידי המכון למחקר ביורפואי של בית החולים הלאומי Chonbuk (CNUH-BRI), הרפובליקה של קוריאה.